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摘要
为实现低矮密集型油茶林松土、除草、除灌一体化作业，解决油茶林土壤板结、草灌杂生等问题，设计了立式螺旋松土除草机。通过对油茶林常见杂草、杂灌根系的物理力学特性分析，结合刀具运动分析，设计了立式螺旋耕刀。采用Hertz-Mindlin bonding接触模型建立了根土复合体模型，以降低功耗为目标对刀具参数进行了仿真优化，分析其对根土复合体的扰动情况，并试制样件进行了土槽试验，检验耕作效果，验证了仿真分析的可靠性。仿真结果表明：优化后立式螺旋耕刀对根土复合体的扰动率可达到91.41%,切削土壤时最大功耗为0.16 kW;切削根土复合体时最大功耗为0.77 kW。土槽试验表明：耕刀的耕深稳定性系数为92.34%,碎土率95.00%,除根率95.30%;螺旋耕刀在切削土壤时，实际测得最大转矩为7.93 N·m,比仿真值低6.57%;切削根土复合体时，实际测得最大转矩为34.84 N·m,比仿真值低4.91%,两者比较接近，验证了设计的正确性。设计的立式螺旋松土除草机满足丘陵山地油茶林松土、除草、除灌作业要求。
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